[pwnable] File Descriptor

File Descriptor (FD)

출처 https://dev-ahn.tistory.com/96  

https://twofootdog.tistory.com/51

 

파일 디스크립터

- 시스템으로부터 할당 받은 파일을 대표하는 0이 아닌 정수 값

- 프로세스에서 열린 파일의 목록을 관리하는 테이블의 인덱스

 

유닉스 시스템에서 프로세스가 파일들을 접근할 때에 file descriptor라는 개념을 이용

• file descriptor는 음수가 아닌 0과 양수인 정수 값을 갖는다.
• 프로세스 실행 중에 파일을 open하면 커널은 해당 프로세스의 파일 디스크립터 숫자 중에 사용하지 않는 가장 작은 값을 할당해준다.
• 그 다음 프로세스가 열려있는 파일에 시스템 콜을 이용해서 접근 할 때, FD 값을 이용해 파일을 지칭

 

프로그램이 프로세스로 메모리에서 실행 시작할 때, 기본적으로 할당되는 파일 디스크립터

1. 표준 입력(Standard Input)    -   0 할당   → POSIX 표준) STDIN_FILENO
2. 표준 출력(Standard Output)  -   1 할당   → POSIX 표준) STDOUT_FILENO
3. 표준 에러(Standard Error)     -   2 할당   → POSIX 표준) STDERR_FILENO

* POSIX 표준 메크로는 <unistd.h> 헤더 파일에서 찾아볼 수 있다.

○ 0이 아닌 정수로 표현되는 파일 디스크립터는 0 ~ OPEN_MAX 까지의 값을 가질 수 있고, OPEN_MAX의 값은 플랫폼에 따라 다름

* 파일 디스크립터는 프로세스가 유지하고 있는 FD 테이블의 인덱스

FD 3번이라는 의미는 FD 테이블의 3번 항목이 가리키는 파일이라는 의미

FD 테이블의 각 항목은 FD 플래그와 파일 테이블로의 포인터를 갖고 있다 → 이 포인터를 이용해서 FD를 통해 시스템의 파일을 참조

FD 테이블과 파일 테이블의 정보는 반드시 커널을 통해서 수정해야 함

 

 

 

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fd = open( pathname, flags, mode ) 
// pathname 이 가리키는 파일을 열고 열린 파일을 이후 호출에서 참조 할 때 쓸 파일 디스크립터를 리턴. 
// flags는 파일을 읽기, 쓰기, 둘다를 위해 열지를 지정 한다. 
numread = read( fd, buffer, count ) 
// fd가 가리키는 파일에서 최대 count 바이트를 읽어 buffer에 저장. 
numwritten = write( fd, buffer, count ) 
// 버퍼에서 최대 count 바이트를 fd가 가리키는 열려 있는 파일에 쓴다. 
status = close(fd) 
// 모든 i/o 를 마친뒤 fd와 관련 커널 자원을 해제 한다.

fd는 해당 프로세스의 open file을 관리하는 구조체 배열의 index이다.

• 그 구조체의 index가 가리키는 객체가 dentry라는 객체
  • dentry 객체는 해당 파일을 나타내는 inode 객체를 가리킨다.
• open()을 통해 얻는 fd는 구조체의 index임
  • 일반적으로 0, 1, 2 인덱스는 std-in / std-out / error와 관련된 fd로 미리 할당이 되고, 보통 open()을 하면 fd는 값은 3이다.
• dentry는 directory entry를 의미. → 리눅스에서 디렉토리에 접근을 빠르게 하기 위한 구조체로 사용됨
  • dentry 구조체는 관련된 inode 구조체를 가리키는 필드를 포함한다
  • 따라서 사용자가 3번을 가지고 시스템 콜을 수행하게 되면, 해당 프로세스의 files_struct의 fd_array index를 통해서 inode에 접근할 수 있게 되는 것임

 

 

File Descriptor와 열려있는 파일의 관계

• 각 프로세스별로 커널은 open file descriptor table을 갖고 있다.
• 테이블의 각 entry는 하나의 파일 디스크립터(fd)에 대한 동작 제어 플래그, 열린 파일을 가리키는 참조를 담고 있다.
• open file description은 현재 파일의 offset, flag, 접근 모드, i/o 관련 설정, 파일의 i-node 객체를 가리키는 레퍼런스를 갖고 있다.
• i-node는 파일 종류 (일반파일, 소켓, fifo)와 권한, lock 목록 포인터, 여러 파일 오퍼레이션과 다양한 파일 속성(크기, 타임스탬프 등)을 갖고 있다.
• 같은 open file description을 가리키는 2개의 fd는 offset 값을 공유한다.

 

 

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파일 디스크립터 (File Descriptor) 확인하는 방법

 

실행 중인 프로세스 PID 확인

$ ps -ef | grep sshd

 

 

PID로 해당 프로세스의 파일 디스크립터(File Descriptor) 정보 확인

# sudo ls -trn /proc/[PID]/fd